冬季波浪与人工岛联合作用下日月湾海滩冲淤演变特征

人工岛作为一种新兴的海岸工程, 它的建设所引起的岸滩冲淤和防护问题日益受到人们的关注。本文以海南万宁市日月湾人工岛为例, 通过4期实测海滩剖面数据和多时相遥感影像, 分析了冬季波浪与人工岛联合作用对日月湾海滩冲淤变化的影响, 并结合海区波况, 探究了海滩冲淤变化机理。研究表明, 日月湾海区冬半年的平均有效波高与波浪周期明显强于夏半年, 且波浪强度整体上呈现逐年上升的趋势, 但在人工岛建设前后变化幅度较小; 人工岛建设对海滩地貌变化有强烈影响, 海滩呈现出岛后淤积而两侧侵蚀的显著特征, 岛影区海滩不断淤积, 岸线向海淤进达200m, 甚至可能与人工岛相连形成连岛沙坝, 人工岛后两侧海滩侵蚀, 岸线向陆一侧蚀退最大距离达50m; 海滩在冬季波浪和人工岛共同影响下, 岸滩自北向南依次表现为稳定、侵蚀、淤积、相对稳定、略有侵蚀或淤积、侵蚀、淤积的冲淤变化特征。     

我国硬式护岸、渔港工程和人工岛等3类典型海岸工程对相邻海滩的影响研究

我国硬式护岸、渔港工程和人工岛等3类典型海岸工程对相邻海滩有显著影响.本研究以泉州青山湾护岸、泉州崇武中心渔港、海口南海明珠人工岛等建设前后海滩变化为例,开展对海滩岸线形态及部分典型剖面形态的对比分析.结果表明,临海硬式护岸岸前海滩发生明显下蚀,护岸下游海滩岸线侵蚀后退,发育侵蚀热点,剖面伴有下蚀;渔港工程拦沙堤附近岸线局部淤涨,下游海滩岸线大范围侵蚀后退,出现侵蚀热点,侵蚀热点处剖面明显下蚀;人工岛后波影区内海滩淤积,形成沙岬或连岛沙坝突出体,突出体两侧岸线均发生不同程度侵蚀后退.通过分析典型工程案例,探讨了3类海岸工程对相邻海滩的影响方式、影响尺度和原因,对比分析不同类型海岸工程对相邻海滩的负面影响,可为海岸工程建设管理和海滩保护提供参考.     

人工岛影响下的海滩修复对策研究——以海口西海岸为例

人工岛建设在缓解滨海人地矛盾的同时带来新的环境问题。本研究聚焦人工岛建设引起的岸滩侵蚀与泥沙分配失衡问题,以海口西海岸为例,建立GENESIS岸线演变模型,探讨人工岛影响下的海滩地貌演化机制,并在此基础上提出“循环养护”的海滩修复对策。主要研究结论为:①海口湾南海明珠人工岛对邻近海滩的影响以“岛后方淤积、两侧侵蚀”为显著特征,且两侧侵蚀热点区的响应幅度存在明显差异。五源河口至新国宾馆岸段侵蚀更为强烈的主导因素为物源匮乏与岸线形态外凸。②通过人工补沙与循环养护相结合的生态修复措施,可实现岸滩泥沙的合理分配与地貌的动态平衡,有效缓解人工岛引起的海岸侵蚀问题。本研究成果可为国内相似类型海岸的岸滩修复提供良好的借鉴意义。     

龙口湾冲淤特性对人工岛群建设的响应

龙口市拟建的离岸人工岛群可能将引起龙口湾内冲淤特性的变化及岸线的动态调整。运用MIKE21数学模型模拟了人工岛群建设前后海域潮流场和海底冲淤的变化特征,运用CERC公式计算了龙口湾沿岸输沙率的变化状况,并在以上基础上,分析了龙口湾冲淤特性对人工岛群建设的响应。结果表明,人工岛群建成后,其北侧和西南侧海域以淤积为主,西侧海域以冲刷为主;人工水道内部在西南向大风情况下淤积较为严重;界河口两侧沿岸输沙率差别较大,由界河口来沙和沿岸输沙引起的岛陆间水道的淤积速率约为12.5 cm/a。     

岬间海湾岬角形状变化对岸线演化的影响研究

海岸的稳定性对沿岸基础设施的布局有重要的影响。基于历史卫星影像资料解译和实地调查,本文分析了青岛董家口至日照任家台岸段海湾岬角形状改变对湾内岸线变迁的影响。研究结果表明:岬角形状改变对沙质岸线过渡段的影响最大,对切线段次之。岬角形状改变过程中,工程建设导致岬角处海底的泥沙被大量扰动,在SW向沿岸流作用下向湾内辐散,导致切线段泥沙沉积量增加,侵蚀速率降低。岬角形状改变完成后,在NE向波致沿岸流的作用下加强,泥沙向北输送加强,切线段北侧海岸侵蚀加强速率增加,过渡段淤积速率增加。目前黄家塘岬湾内切线段北段海岸仍未形成新的动力平衡,海岸侵蚀可能后退9.7 m后达到稳定。湾内岸线发生变迁的动力机制来源于湾内切线段波生沿岸流增强。     

DELFT 3D在离岸人工岛建设中的应用——以海南岛万宁日月湾人工岛为例

离岸建设人工岛是围填海的重要方式之一。人工岛的建设势必改变工程区的水动力条件、泥沙输运格局与海岸演变状况。选取合理的平面布置方案,减少工程建设对海岸环境的负面影响,是人工岛建设能否成功的关键因素。以海南岛万宁日月湾人工岛建设为例,利用DELFT 3D模型系统,研究原场与不同平面布置方案后的波浪传播、波生流、泥沙输运与岸滩演变,探讨不同人工岛方案岛后形成连岛坝(Tombolo)或突出体(Salient)的可能性及泥沙淤积体积的大小,分析不同方案的优劣。研究表明,不同人工岛方案因为其大小、离岸距离及所处位置的差异,对岛后的波浪传播、波生流、泥沙输运与地形冲淤演变产生不同的影响。人工岛离岸距离越远、所处位置水深越大,人工岛在波峰线上的投影长度越短,形成连岛坝的可能性越小。     

黄河口垦东12区块海域泥沙输运的数值模拟

采用三维数值模型对垦东12区块海域流场变化、悬浮泥沙浓度分布进行了潮流周期内的数值模拟分析。研究结果表明,进海路修建后截断了现行清8汊河河口南侧的沿岸流通道,阻隔了入海径流和泥沙由现行河口的向南传输,导致河口入海泥沙在现行河口南侧沙嘴与进海路之间的区域快速淤积;同时,废弃的清水沟河口由于缺乏泥沙供应,海岸侵蚀加剧。数值模拟的结果与卫星遥感解译的岸线变化基本一致。     

闽粤交界的大埕湾岸滩稳定分析及岸滩防护对策

本文在实地调查的基础上，通过对大埕湾沿岸输沙率变化和岸线形态的分析，综合探讨了该海湾的泥沙来源，沿岸泥沙迁移特征，岸滩冲淤动态以及海岸的演变趋势．结果表明：该湾沿岸带形成了一股朝W向迁移的波生泥沙流，泥沙主要来自诏安湾和宫口湾；该湾海岸除东部沙坝泻湖岸段略有淤伸外，其余岸段均处于侵蚀状态：随着泥沙来源的减少，海岸内凹蚀退是今后岸线调整的自然过程．文中还对大埕湾岸滩的防侵蚀提出了相应的对策建议。     

岬湾海岸中人工岛建设对岬角涡旋及海湾地形冲淤的影响——以海南岛铺前湾为例

岬湾海岸中一般在岬角的右侧与左侧（面向大海方向）分别发育顺时针与逆时针涡流。这些涡流的存在对泥沙输运、海底地形演变、污染物扩散等都具有重要影响。而在海洋中岛屿的存在将产生局部的岛后尾流。如岛屿与岬角距离较近，岛后尾流可能与岬角涡旋相互作用，反之则相互影响较小。本文以海南岛铺前湾为例，研究在岬湾海岸中湾口处的人工岛建设对湾内涡旋的影响，并进一步分析人工岛建设对整个海湾海底冲淤变化的效应。本项研究主要采用COAWST模型进行研究。结果表明，大潮期在海湾内发育大范围的顺时针涡旋，小潮期涡旋发育不明显，以东向余流为主。人工岛建设并未影响整个海湾的涡旋结构，但人工岛分隔了湾内顺时针涡旋，且在周围产生局部的逆时针与顺时针涡旋。海底冲淤变化的基本格局为湾内以淤积为主，人工岛建设加强了这种趋势，但在人工岛与岸线之间的狭窄通道内，海底出现冲刷。本项研究对岬湾海岸的科学开发管理具有一定意义。     

日照石臼港人工岬湾海岸设计及稳定性研究

基于日照万平口海区三期水深地形调查资料、水动力及海底沉积物调查数据,研究了日照石臼港海域人工岬湾海滩建设前后波浪场的变化、沉积物在波浪作用下沿岸输运变化及海岸侵蚀冲淤特征,并模拟验证了人工沙滩建设后的平衡岸线,明确了不同长度防波堤建设后海滩的稳定性及其设计的合理性。结果表明:防波堤建设前研究区入射波浪与岸线有一定夹角,导致波浪作用下沉积物有由南向北输移的趋势;人工岬湾的建设可改变近岸波浪场,继而影响沿岸泥沙输运,对岸滩稳定有重要影响;海岸工程、波浪场及泥沙输运三者相互作用,是人工岬湾海岸稳定性的关键因素。     

1976年黄河改道以来三角洲近岸区变化遥感监测

通过对黄河三角洲沿岸10个河口、潮汐汉道的23景陆地卫星影像高潮线的解译与对比,探讨自1976年黄河改道以来,三角洲岸线的变化特征;同时,利用GIS软件处理1976年和1992年滨海区水深测量数据,并与黄河利津站同期入海沙量进行对照分析。结果表明：1)目前黄河三角洲总体处于侵蚀破坏阶段,侵蚀岸线长相当于淤积岸线的2倍;2)人类活动对三角洲岸线变化的影响不断增强,人工海岸长度大幅度增加,总岸线长度缩短,岸线趋于平直;3)52．6％的黄河入海泥沙堆积于入海口附近,其中92％的泥沙堆积在15m水深线以内,向外迅速减少,20m水深线以外出现侵蚀;4)87％黄河入海泥沙往东、东南方向扩散与沉积,往南、东北方向扩散与沉积的泥沙很少,河口的北、西北方向整体上处于侵蚀状态。海岸侵蚀与河口泥沙的输移密切相关。     

江苏淤泥质海岸海岸线分形机理研究

结合国内外分形研究进展,系统探讨了江苏淤泥质海岸海岸线的分形机理问题,指出;江苏海岸的形成受到了构造和河流泥沙淤积的双重作用,而海岸线的走向则受到了构造,河流淤积,滩面物质组成与沿海黄海沿岸流的共同作用;另外,江苏海岸线分维的变化与海岸的淤积和侵蚀有着必然的联系;再者,江苏海岸物质组成具有分形性质,这是江苏海岸线具有分形性质的物质基础。     

离岸人工岛对砂质海岸的影响

海阳人工岛拟建在砂质海岸外。运用冲淤数值模拟方法,模拟了海阳人工岛建成后在无风理想状况和各向大风条件下海底的蚀淤变化,据此分析人工岛建设对砂质海岸可能产生的影响。研究结果表明,人工岛建成后,周边区域整体呈微淤积状态,基本维持了在工程建设前的状态;人工岛北侧和南侧始终处于微冲刷状态,不会形成连岛沙坝;其东侧、西侧局部区域呈微冲刷状态,利于砂质海岸的维护;在波、流综合作用条件下人工岛工程的建设不会使北侧的海滩产生较明显的蚀淤变化。     

曹妃甸浅海人工岛工程海底泥沙冲淤

浅海人工岛建设改变了周边海洋环境动力边界条件,引起周边海域泥沙冲淤变化.对卫星遥感数据和地形测量数据进行了对比分析,结合研究区风浪、潮流、悬浮泥沙分析了海底地形变化原因,研究了周边海域的泥沙冲淤规律,并对淤积和侵蚀的程度进行了量化评价,提出可以对护岛潜堤进行优化设计,此研究对类似浅海人工岛建设具有指导作用.     

港珠澳大桥人工岛水下滩槽演变的数值模拟与工程检验

港珠澳大桥地处伶仃洋的湾口水域,东、西人工岛分别位于伶仃洋大濠深槽两侧。人工岛水域水深流急,潮流正面冲击人工岛,易造成人工岛海域水下地形发生大的变化与调整,最终形成以人工岛为中心的局部滩槽新格局。在大桥工程设计阶段,采用伶仃洋二维潮流泥沙数学模型,对人工岛建设后的伶仃洋水沙环境和水下地形冲淤进行了模拟计算。模型预测结果表明,人工岛对伶仃洋水域的水沙环境影响集中在人工岛上、下游各5 km水域内,人工岛呈冲刷趋势,岛体上下游形成以岛为中心的梭状淤积体。人工岛建设10年前后的水下地形冲淤变化结果表明,人工岛建设引起的海床冲淤变化趋势与数学模型预测结果基本一致,此为当初采用的数学模型预测效果提供了良好的佐证。     

厦门岛东南部海岸演变与泥沙输移

通过海岸地貌调查、沉积物分布、岸线对比、沿岸输沙率计算等手段，分析研究了厦门岛东南部海岸海滩的演变特征，认为厦门岛东南部海岸的沿岸净输沙方向是由东北向西南，由东向西；黄厝湾中北部存在反向输沙。文中划分了中－强侵蚀海岸、中侵蚀海岸、中－弱侵蚀海岸、弱侵蚀海岸、弱淤积海岸和不确定海岸等6种类型。人工采沙是引起海岸侵蚀的最重要因素之一。     

海口湾人工填海前后冲淤演变数值模拟

为了解近年南海明珠项目、葫芦岛、秀英港扩建工程等人工填海工程对海口湾冲淤变化的影响,基于FVCOM海洋数值模型,对研究区人工填海前后潮流场、波浪场及冲淤变化进行了数值模拟。人工填海后,综合各条件下的冲淤情况,海口湾受潮流和波浪共同作用大部分区域处于淤积状态,年淤积量预测值为0.1～1.0 m;白沙角等局部区域处于侵蚀状态,年冲刷量预测值为0.1～0.3 m;受海口湾人工填海工程的影响,秀英港航道的水动力条件减弱,对通航条件改善有利,需加强航道的水深监测和定时的清淤工作;在南海明珠人工岛南侧波影区泥沙堆积会形成向海的舌状的突出体,其两侧海岸形成侵蚀后退带,需人工补沙等措施以保证岸线稳定。     

近三十年来曹妃甸岸线岛体时空演变特征分析

在对1979年、1987年、1991年、1997年、2002年-2005年、2008年、2012年十个时期曹妃甸遥感影像图解译的基础上,从自然地理学角度对岸线和岛体历史演变趋势进行系统分析,得到曹妃甸岸线和岛体动态变化。研究结果显示,曹妃甸岛体面积在近半个世纪发生了较大的变化,由0.34 km2增加为227.34 km2;岸线整体表现为向海推进,1979年曹妃甸陆域岸线25.21%为自然岸线,之后自然岸线比例逐渐减少,自2002年起人工岸线占据了曹妃甸陆域岸线的全部,2012年岛体整体人工岸线长度较1989年自然岸线增长10倍之多;岛体在自然演变时期呈现中部侵蚀、两端淤积、端点延长、西向漂移且中心点逐步向大陆靠拢的变化特征,自2005年起自然状态岛体已不复存在。     

华南岬湾海滩冲淤演变特征及其机制分析—以南澳岛前江湾为例

岬湾海滩在华南地区普遍分布,众多海滩面临侵蚀退化问题,对其海滩冲淤演变特征及机制的研究具有重要的现实意义。本文以粤东重要的旅游海岛南澳岛南部的前江湾为研究区,利用滩面调查、遥感影像数据与历史海图和实测水深数据,研究1970—2022 年海滩冲淤特征,并从水动力、沿岸输沙、稳定岸线形态等方面,探讨人类活动对海滩冲淤演变的影响机制。结果表明：前江湾海滩蚀淤演变在东南沿岸码头防波堤海岸工程建设前后呈现不同的空间变化特征,切线岸段前期侵蚀、后期侵蚀加剧,弧形岸段前期淤积、后期侵蚀;人类海岸工程造成的岬角位置变化和沿岸输沙受阻是影响海滩蚀淤演变的主要机制,导致岬湾岸线平面形态变为不稳定状态,区域沉积物的亏损也加剧了海岸失衡;自东向西的沿岸输沙的不均衡对其海岸线演变的空间特征起控制作用。     

莱州三山岛—刁龙嘴近岸海域冲淤特征

以2013年莱州三山岛黄金海岸海滩剖面等实测资料为基础,结合海图和遥感影像等历史资料,利用数值模拟、泥沙起动流速计算和沿岸输沙计算等方法对研究区的冲淤特征进行了研究,并在此基础上初步探讨了影响冲淤演变的主要因素。结果表明,2009—2012年期间王河口至黄金海岸东端之间岸线保持平衡,黄金海岸岸线全线后退,处于侵蚀状态,黄金海岸西段至刁龙嘴之间岸段由于养殖池建设部分岸线向海推进;1984—2004年期间研究区整体处于侵蚀状态,等深线呈不同程度后退;2004—2013年期间研究区整体呈侵蚀状态,近岸海域侵蚀量在0.5~1m之间,7m等深线以深海域呈微淤积状态,淤积量0.5m;人类活动是影响研究区近期冲淤变化的根本因素。